DE69201498T2

DE69201498T2 - Lüfterrad für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere für Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69201498T2
Application number: DE1992601498
Authority: DE
Inventors: Patrick Rondier
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2012-02-18
Also published as: EP0500442A1; FR2673338A1; DE69201498D1; EP0500442B1; ES2071446T3; FR2673338B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lüfterrad für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere für Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge.
Derartige Geräte müssen während des Betriebs gekühlt werden, um sie auf einer begrenzten Temperatur zu halten, bei der sie eine optimale Leistung gewährleisten können.
Eine der bekannten Methoden, mit denen sich derartige Lüfterräder ausführen lassen, wird insbesondere in der französischen Patentschrift FR-A-2 606 465 beschrieben. Eine solche Methode besteht darin, daß bei einem ersten Arbeitsvorgang eine in etwa kreisförmige Blechscheibe zugeschnitten wird, die an ihren Umfang so viele Zähne aufweist, wie das Lüfterrad Flügel besitzen soll.
Bei einem zweiten Arbeitsvorgang werden die Zähne senkrecht zur Blechscheibe umgebogen, um die Lüfterflügel zu erhalten.
Eine solche Methode ermöglicht zwar die Herstellung von kostengünstigen Lüfterrädern; sie weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere den Nachteil, daß sich Lüfterflügel nur in begrenzter Anzahl ausführen lassen.
Die Anzahl der Lüfterflügel, die hergestellt werden können, ist von der kreisförmigen Umfangsfläche der Blechscheibe abhängig. Bei rotierenden Maschinen mit großem Durchmesser kann ihre Anzahl ausreichend sein, was hingegen bei rotierenden Maschinen mit kleinerem Durchmesser nicht der Fall ist, wie beispielsweise bei Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge. Aus den gleichen Gründen ist die Fläche der Lüfterflügel ebenfalls begrenzt.
Diese Nachteile lassen sich zum Teil dadurch beheben, daß die Lüfterflügel mit besonderen Formen ausgeführt werden, um ihre Leistung zu erhöhen. Diese Methoden führen jedoch zwangsläufig zu zusätzlichen Arbeitsvorgängen und damit zu Kostenerhöhungen, die oftmals mit einer Großserienfertigung nicht vereinbar sind.
Um insbesondere Geräuschprobleme zu lösen, müssen die Lüfterflügel unterschiedliche Neigungen haben, sie dürfen nicht abstandsgleich angeordnet sein und in bestimmten Fällen nicht die gleichen Abmessungen im Vergleich zueinander aufweisen.
Es ist praktisch unmöglich, die Gesamtheit dieser Auflagen ausgehend von einer Metallscheibe zu erfüllen. Eine der erwogenen Lösungen besteht darin, ein Lüfterrad mit diesen Eigenschaften durch Formung von Kunststoff herzustellen.
Die nach diesem Verfahren ausgeführten Lüfterflügel erfüllen zwar alle gewünschten Bedingungen sowohl von der Leistung als auch von der Geräuschentwicklung her. Ein solches Lüfterrad kann jedoch nicht einfach am Ende der Polräder des Wechselstromgenerators befestigt werden.
Bei einem aus einer Metallscheibe ausgeführten Lüfterrad genügen einfache Schweißpunkte, um es fest mit den Polrädern des Wechselstromgenerators zu verbinden.
Diese für eine Großserienfertigung besonders wirtschaftliche Methode läßt sich hingegen bei einem als Kunststoff-Formteil ausgeführten Lüfterrad nicht anwenden. In diesem Falle kann die Befestigung zwar anhand von Nieten oder Schrauben erfolgen, wobei diese Lösungen jedoch eine unverhältnismäßige Erhöhung der Gesamtkosten des Wechselstromgenerators zur Folge haben.
Das Problem hinsichtlich der Befestigung des Lüfterrads bleibt auch dann gänzlich ungelöst, wenn dieses aus einer Kunststoffscheibe besteht, die auf einer Metalleinlage aufgeformt wird, wie dies in der FR-A- 2072900 dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme und schlägt dazu ein Lüfterrad für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere für Wechselstromgeneratoren tür Kraftfahrzeuge, vor, wobei dieser Wechselstromgenerator insbesondere zwei drehfest mit einer Welle verbundene Klauenpoleinheiten, einen Kern und eine Erregerwicklung umfaßt, deren Enden mit Anschlußschuhen verbunden sind, die fest an einer auf der Welle vorgesehenen Schulter angebracht sind, wobei das genannte Lüfterrad aus Kunststoff ausgeführt ist und insbesondere eine kreisförmige Scheibe umfaßt, an der einstückig eine Mehrzahl von Lüfterflügeln vorgesehen ist, und wobei die Scheibe auf einer Metalleinlage aufgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe Mittel zur Befestigung an den Enden der Zähne umfaßt, die an der Poleinheit vorgesehen sind, wobei diese Befestigungsmittel aus Löchern bestehen, die in die Scheibe gegenüber den Enden eingearbeitet sind, und wobei die Metalleinlage durch diese Löcher hindurchgeht.
Weitere bevorzugte, aber nicht einschränkende Merkmale des erfindungsgemäßen Lüfterrads werden nachstehend dargelegt:
- Das Lüfterrad umfaßt Mittel für die Aufnahme der Anschlußschuhe, bestehend aus Einsenkungen, die einstückig entlang einer diametralen Achse zwischen einem zylindrischen Mantel und einem Kern eingearbeitet sind.
- Das Lüfterrad umfaßt Mittel für den Durchgang der elektrischen Verbindungen zwischen der Erregerwicklung und den Anschlußschuhen, wobei diese Mittel aus Nuten bestehen, die einstückig als diametrale Verlängerung der Einsenkungen in die Scheibe eingearbeitet sind.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, auf denen folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt eine Teilschnittansicht eines Wechselstromgenerators für Kraftfahrzeuge, der mit einem erfindungsgemäßen Lüfterrad ausgerüstet ist.
- Figur 2 zeigt entsprechend dem Pfeil F von Figur 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Lüfterrads.
- Figur 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Figur 2.
- Figur 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Figur 2.
- Figur 5 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Teilschnittansicht entlang der Linie V-V von Figur 2.
Die Beschreibung nimmt zunächst auf Figur 1 Bezug, in der die Baugruppe eines Wechselstromgenerators für Kraftfahrzeuge dargestellt wird, der insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Lüfterrad ausgerüstet ist.
Ein derartiger Wechselstromgenerator umfaßt eine Ständereinheit, die aus einem Blechpaket 10 besteht, in das einstückig eine Reihe von Nuten mit den darin befindlichen Ständerwicklungen 11 eingearbeitet ist. Die Ständereinheit wird zwischen zwei Endscheiben 12, 13 in Position gehalten, die durch Schrauben 14 fest verbunden sind.
Jede der Endscheiben 12, 13 umfaßt ein Lagerschild 15, 16 mit einem Kugellager 17 bzw. 18, in denen eine Welle 19 drehbar gelagert ist, die über eine Riemenscheibe 20 durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird.
Die Welle 19 trägt die Läufereinheit, die aus zwei Klauenpoleinheiten 21, 22 besteht, welche einen Kern 23 umschließt, auf dem eine Erregerwicklung 24 angebracht ist.
Die Läufereinheit wird auf die Welle 19 aufgesteckt und durch Auskehlungen 25 drehfest auf der Welle 19 gehalten.
Die Enden der Erregerwicklung 24 sind mit Anschlußschuhen 26 bzw. 27 verbunden, die fest an einer auf der Welle 19 vorgesehenen Schulter 34 angebracht sind. Die Anschlußschuhe 26, 27 sind durch die Welle 19 mit zwei Schleifringen 28, 29 verbunden, an denen zwei in einer Bürstenhaltereinheit 32 angeordnete Bürsten 30, 31 entlang schleifen.
An der Klauenpoleinheit 21 wird auf der Seite des Lagerschilds 15 ein Lüfterrad 33 befestigt, das auf herkömmliche Weise aus einer Blechscheibe hergestellt wird.
An der Klauenpoleinheit 22 wird auf der Seite des Lagerschilds 16 ein erfindungsgemäß ausgeführtes Lüfterrad 50 befestigt, das im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 eingehender beschrieben wird.
Das Lüfterrad 50 stellt sich als ein Körper aus Kunststoff dar, der insgesamt die Form einer kreisförmigen Scheibe 51 aufweist, auf der einstückig Lüfterflügel 52 angeordnet sind.
Wie insbesondere in Figur 2 zu erkennen ist, sind die Lüfterflügel 52, von denen in diesem Beispiel zwölf Stück vorgesehen sind, aus den obengenannten Gründen weder symmetrisch noch abstandsgleich ausgeführt.
Es ist festzustellen, daß aufgrund der Ausführung des Lüfterradkörpers als Kunststoff-Formteil die Anzahl und die Größe der Lüfterflügel 52 nicht mehr begrenzt sind, wie dies bei einem herkömmlichen Lüfterrad der Fall ist, das aus einer Blechscheibe hergestellt wird.
Das Lüfterrad 50 weist einen zylindrischen Mantel 53 auf, an den sich die inneren Enden der Lüfterflügel 52 anschließen.
Der Körper des Lüfterrads 50 wird insgesamt auf einer Metalleinlage aufgeformt, die in dem dargestellten Beispiel aus zwei Platten 54a, 54b besteht, wobei die genannten Platten, wie weiter unten noch zu erläutern sein wird, die Mittel zur Befestigung des Lüfterrads 50 an der Klauenpoleinheit 22 umfassen.
Das Lüfterrad 50 enthält einen zylindrischen Kern 55, in dem ein abgesetztes Loch 56 vorgesehen ist, das einerseits für den Durchgang der Welle 19 des Läufers des Wechselstromgenerators und andererseits für die Aufnahme der Schulter 34 der Welle 19 bestimmt ist.
Auf einer Seite der Scheibe 51 sind entlang einer diametralen Achse einstückig zwei Einsenkungen 57a, 57b zwischen der Bohrung 56 und der zylindrischen Wand 53 vorgesehen. Diese beiden Einsenkungen 57a, 57b sind für die Aufnahme der Anschlußschuhe 26, 27 bestimmt, die auf der Schulter 34 der Welle 19 befestigt sind, wie dies insbesondere in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist.
Die Aufnahmen 57a, 57b werden diametral durch zwei Nuten 58a, 58b verlängert, welche die Durchgangsmittel für die Verbindungsdrähte zwischen den Enden der Erregerwicklung 24 und den Anschlußschuhen 26, 27 bilden (siehe Figur 1).
In Figur 2 ist mit dünnen Linien der Umriß der Enden der Klauen der Poleinheit 22 dargestellt. In dieser Figur 2 ist zu erkennen, daß die Scheibe 51 des Lüfterrads 50 an ihrem Umfang sechs halbkreisförmige Nuten 59 umfaßt, die gleichmäßig winklig verteilt sind. Diese Nuten 59 befinden sich im Bereich der Zähne 60 der Klauen der Poleinheit 22 und bilden auf diese Weise Durchgänge für die Abgleichmittel des Läufers des Wechselstromgenerators.
Erfindungsgemäß umfaßt die Metalleinlage 54a, 54b Mittel, welche die Ausführung der Befestigung des Lüfterrads 50 an der Poleinheit 22 auf besonders wirtschaftliche Weise ermöglichen.
Diese Mittel bestehen aus sechs Löchern 61, die in der Scheibe 51 aus Kunststoff vorgesehen sind, wobei durch diese Löcher 61 die Metalleinlage 54a, 54b hindurchgeht, wie dies in Figur 5 im Detail dargestellt ist.
Im Bereich der Löcher 61 weist die Metalleinlage einen Absatz 62 auf, so daß sie bis zur Rückseite 63 der Scheibe 51 reicht. Die Löcher 61 sind so in der Scheibe 51 angeordnet, daß sie sich im Bereich der Zähne 60 der Poleinheit 22 befinden.
Die Befestigung des Lüfterrads 50 kann nun anhand von einfachen Schweißpunkten durch die Löcher 61 erfolgen, ebenso wie bei einem herkömmlichen, aus Metall ausgeführten Lüfterrad.
Die Anzahl der Lüfterflügel 52 kann beliebig sein. Ebenso kann die Metalleinlage 54a, 54b aus einer einzigen Platte bestehen, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung entsprechend ihrer Definition in den Ansprüchen verlassen wird.

Claims

1. Lüfterrad für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere für Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, wobei dieser Wechselstromgenerator insbesondere zwei drehfest mit einer Welle (19) verbundene Klauenpoleinheiten (21, 22), einen Kern (23) und eine Erregerwicklung (24) umfaßt, deren Enden mit Anschlußschuhen (26, 27) verbunden sind, die fest an einer auf der Welle (19) vorgesehenen Schulter (34) angebracht sind, wobei das genannte Lüfterrad (50) aus Kunststoff ausgeführt ist und insbesondere eine kreisförmige Scheibe (51) umfaßt, an der einstückig eine Mehrzahl von Lüfterflügeln (52) vorgesehen ist, und wobei die Scheibe (51) auf einer Metalleinlage (54a, 54b) aufgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (51) Mittel zur Befestigung an den Enden der Zähne (60) umfaßt, die an der Poleinheit (22) vorgesehen sind, wobei diese Befestigungsmittel aus Löchern (61) bestehen, die in die Scheibe (51) gegenüber den Enden (60) eingearbeitet sind, und wobei die Metalleinlage (54a, 54b) durch diese Löcher (61) hindurchgeht.

2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage (54a, 54b) im Bereich jedes der Löcher (61) einen Absatz (62) aufweist, so daß die genannte Einlage bis zu einer Seite (63) der Scheibe (51) reicht.

3. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel für die Aufnahme der Anschlußschuhe (26, 27) umfaßt, die aus Einsenkungen (57a, 57b) bestehen, welche einstückig entlang einer diametralen Achse zwischen einem zylindrischen Mantel (53) und einem Kern (55) vorgesehen sind.

4. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel für den Durchgang der elektrischen Verbindungen zwischen der Erregerwicklung (24) und den Anschlußschuhen (26, 27) umfaßt, wobei diese Mittel aus Nuten (58a, 58b) bestehen, die einstückig als diametrale Verlängerung der Einsenkungen (57a, 57b) in die Scheibe (51) eingearbeitet sind.

5. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (51) an ihrem Umfang halbkreisförmige Nuten (59) aufweist, die sich gegenüber den Enden der Zähne (60) befinden.